Physik compact, Basiswissen 7, Schulbuch

88 Ziele dieses Kapitels 3 Die Festkörperphysik und ihr wichtiges Teilgebiet Halbleiterphysik zählen in wissenschaftlicher und wirtschaftlicher Hinsicht zu den fruchtbarsten Ge- bieten der Physik der letzten hundert Jahre. 3 In diesem Kapitel wird erklärt, was man unter ei- nem Halbleiter versteht und wie seine elektrische Leitfähigkeit zustande kommt. 3 Auch das Prinzip der Funktionsweise so wichtiger elektronischer Bauteile wie Diode und Transistor wird behandelt. Zentrale Elemente dieses Kapitels 3 Eigenhalbleitung, Elektronenlöcher, Dotierung 3 Diode, Transistor, 3 p-Leiter, n-Leiter, Störstellenhalbleitung 3 Gleichrichter 3 Verstärker 17 Halbleiter ud87xy Was ist ein Halbleiter? A1 Gib an, wie der spezifische Widerstand von Metal­ len von der Temperatur abhängt! Die in der Tabelle angegebenen spezifischen Widerstände gelten nur für sehr reine Materialien. Schon kleinste Ver- unreinigungen können den spezifischen Widerstand von Silizium oder Germanium drastisch verändern. Ein Stoff, dessen spezifischer Widerstand zwischen dem der Leiter und dem der Isolatoren liegt, wird als Halbleiter (semiconductor) bezeichnet . Halbleiterma- terialien zeichnen sich durch besondere Reinheit und durch regelmäßigen Aufbau über ihre gesamte Aus- dehnung aus (Einkristall). 17.1 A2 Gib an, um wie viele Größenordnungen der spe- zifische Widerstand von Halbleitern größer ist als der von Metallen! A3 Gib an, um wie viele Größenordnungen der spe- zifische Widerstand von Halbleitern kleiner ist als der von Isolatoren! Beispiele für spezifischeWiderstände t in X  · m Polyethylen   2 · 10 11 Silizium 2,6 · 10 3 Germanium 4,2 · 10 –1 Graphit (Kohlenstoff) 3,5 · 10 –5 Kupfer 1,7 · 10 –8 Kategorie t in X  · m Leiter 10 –8 Halbleiter 10 –5 – 10 3 Isolator 10 11 – 10 15 Abb. 88.1 Tetraedisches Gitter eines Halbleiterkristalls Hinweis: Statt der räumlichen Darstellung werden wir in der Folge Halbleiterkristalle immer verein- facht zweidimensional darstellen! Abb. 88.2 Durch die thermische Bewegung werden Elektronen als Ladungsträger frei, es entstehen dadurch Elektronenlöcher. Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si-Kristall Si Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv